طراحی سیستم خنک کاری میکروسیالی مبتنی بر نیروی کشش سطحی با استفاده از میکروکانال با سطح مقطع غیریکنواخت

در کار حاضر، طرحی جدید برای میکروکانال های یک سیستم خنک کاری میکروسیالی مبتنی بر نیروی کشش سطحی پیشنهاد شده است تا راندمان سیستم افزایش یابد. در این رویکرد، با کنترل نیروهای کشش سطحی و اصطکاکی، احتمال تشکیل هلالی سیال در داخل میکروکانال در گستره وسیعی از دماهای کارکرد افزایش می یابد. میکروکانال طرح پیشنهادی از سه بخش تشکیل شده است. بخش نخست دارای سطح مقطع کوچکی است و به منظور کنترل اُفت فشار اصطکاکی از آن استفاده می شود. بخش دوم، تبخیرکننده با سطح مقطع متوسط است. موازنه میان نیروهای کشش سطحی و اصطلاکی باعث تشکیل هلالی سیال در این بخش از میکروکانال می شود. هلالی می تواند در طول این بخش از میکروکانال حرکت کند تا به ورودی بخش سوم برسد. بخش سوم میکروکانال دارای سطح مقطع بزرگ است، لذا فشار مویینگی در این بخش به شدت کاهش می یابد و مانع حرکت بیشتر هلالی به سمت جلو می شود. نرخ تبخیر از سطح هلالی با استفاده از تئوری تبخیر از لایه نازک مایع تخمین زده می شود. نتایج نشان می دهد که در رویکرد پیشنهادی، قابلیت دسترسی به مقادیر شار حرارتی بیش از 100-30وات بر سانتی متر مربع (در محدوده دمای سطح °c100-70) توسط مکانیزم تبخیر از یک غشای آب دوست امکان پذیر است.

Design of a Capillary-Driven Microfluidic Cooling System Using Non-Uniform Cross Section Microchannel

In the present work, a novel configuration is proposed to improve the cooling performance of a capillarydriven system. In this approach, the possibility of meniscus formation inside the is increased for a wide range of operating temperature by controlling the capillary and viscous forces. The proposed consists of three sections. The first section is a narrow part of to control the pressure drop. The second section of is an evaporator. The meniscus is formed in this section due to of the capillary and viscous forces. It can move along the The third section is a wide part of The meniscus cannot move further in this section due to decreasing the capillary pressure. The evaporation rate from meniscus is estimated by using the thin film evaporation theory. Results show that the heat flux up to 30100 W/cm2 70100⁰C) can be dissipated by the evaporation mechanism from a hydrophilic membrane.